【高中化学】有机合成第1课时课件 高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第三章

烃的衍生物第五节

有机合成第1课时取代

(卤代、硝化、酯化、水解、成肽)加成（变成饱和键）消去（形成不饱和键）氧化（加氧去氢）还原（加氢去氧）加聚

(只有高分子物质）缩聚（有高分子又有小分子物质）知识储备1：有机反应类型知识储备2：根据反应类型来推断官能团反应条件浓硫酸、加热

稀硫酸、加热

NaOH水溶液NaOH醇溶液、加热H2、催化剂

O2/Cu、加热Cl2(Br2)/FeCl2(Br2)/光照知识储备3：由反应条件确定官能团基础原料通过有机反应增加一段碳链或连上一个官能团，合成第一个中间体；在此基础上，利用中间体的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成出第二个中间体……经过多步反应，最后得到具有特定结构和功能的目标化合物。二、有机合成路线的设计与实施1、正合成分析从原料出发设计合成路线的方法步骤简单、易得碳骨架和官能团等方面的异同的比较增加一段碳链或连上一个官能团（1）人们最初是通过发酵法由粮食制备乙酸，现在食醋仍主要以这种方式生产，工业上大量使用的乙酸是通过石油化学工业人工合成的。请以乙烯为原料，设计合理的路线合成乙酸，分析该合成过程中官能团的变化。（2）目前已经出现了将乙烯直接氧化生成乙酸的工艺。假定该工艺涉及的反应和（1）中合成路线的每一步反应的产率均为70%，请计算并比较这两种合成路线的总产率。思考与讨论：70%70%70%H2O催化剂/△CH2＝CH2CH3CH2OHO2/Cu△CH3CHOCH3COOHO2催化剂/△××＝34.3%低于直接氧化成乙酸的产率（70%），因此，合成步骤应尽可能少，以提高产率。EliasJamesCorey,1928-

现任哈佛大学教授，伊莱亚斯·詹姆斯·科里，于1967年提出了“逆合成分析原理”，并开创了计算机辅助有机合成新纪元，获得1990年诺贝尔化学奖。逆合成基本思路：在目标化合物的适当位置断开相应的化学键逆合成的目的：得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物，接下来继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来，依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。逆合成步骤的表示：可以用符号“

”表示逆推过程，用箭头“→”表示每一步转化反应。2.从目标化合物出发逆合成分析的基本思路目标化合物适当位置断开相应的化学键较小片段所对应的中间体经过反应适当位置断开相应的化学键中间体确定最适宜的基础原料和合成路线逆合成分析示意图优先在官能团处、碳杂键（如C—N、C—O）处切断实例分析：以乙二酸二乙酯这种医药和染料工业原料的合成为例，说明有机合成路线的设计和选择。COCOOC2H5OC2H5COCOOHOHCH3CH2OHCH2CH2ClClCH2CH2OHOHCH2=CH2CH2=CH2H2O催化剂,△,加压NaOH/水△Cl2催化剂△催化剂△CH2=CH2+H2O催化剂Δ，加压CH3CH2OH1.CH2=CH2+Cl2CH2CH2ClCl2.CH2CH2ClCl

+2NaOHH2OΔCH2CH2OHOH

+2NaCl3.CH2CH2OHOH

+2O2催化剂ΔCCHOOHOO

+2H2O4.+2CH3CH2OHCCHOOHOO

+2H2O催化剂ΔCCC2H5OOC2H5OO5.

确定乙二酸二乙酯的基础原料为乙烯，通过以下5步反应完成合成：思考：以下为合成苯甲酸苯甲酯的两种设计路线，请评价哪种方案更科学？路线1：路线2：路线1：步骤多，反应条件复杂，成本高，且使用较多的Cl2，不利于环境保护。路线2：步骤少，反应条件简单，成本低，且使用Cl2较少。

在实际工业生产中，乙二醇还可以通过环氧乙烷与水直接化合的方法合成，而环氧乙烷则可由乙烯直接氧化得到。请比较该方法与以上合成乙二酸二乙酯中的2、3两步反应，分析生产中选择该路线的可能原因。CH2＝CH2催化剂、△O2H2C—CH2O加压、△H2OCH2—CH2OHOH【思考与讨论】②CH2＝CH2＋Cl2CH2ClCH2Cl③CH2ClCH2Cl＋2NaOHCH2OHCH2OH＋2NaClH2O/△(1)

2，3两步反应采用氯气、氢氧化钠，可能腐蚀设备，污染环境；实际工业生产工艺采用氧气和水，成本低，对环境污染小(2)

2，3两步反应原子利用率小于100%；而实际工业生产工艺原子利用率100%

有机合成路线的确定，需要在掌握碳骨架构建和官能团转化基本方法的基础上，综合多方面因素进行设计与选择，合理规划方案，以较低的成本和较高的产率，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。三、设计有机合成路线的基本原则5、在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念，选择最佳合成路线，以较低的经济成本和环境代价得到目标产物。1、步骤较少，副反应少，反应产率高；2、原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒；3、反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯；4、污染排放少；(1)一元合成路线1.脂肪烃为基础原料到酯的合成路线四、常见的合成路线卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯HXRCH＝CH2RCH2CH2XNaOH水溶液ΔRCH2CH2OH[O]RCH2CHO[O]RCH2COOH浓硫酸Δ(2)二元合成路线二元醇二元醛二元羧酸链酯、环酯、聚酯X2CH＝CH2XCH2CH2XNaOH水溶液ΔHOCH2CH2OH[O]OHCCHO[O]HOOCCOOH浓硫酸Δ2.芳香族化合物合成路线CH3CH2ClCH2OHCHOCOOH芳香酯光照Cl2NaOH水溶液Δ[O][O]浓硫酸ΔClOHCl2FeCl3②NaOH水溶液Δ①五、有机合成发展史20世纪初，维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，总产率仅有0.75%。十几年后，罗宾逊仅用3步反应便完成合成，总产率达90%。颠茄酮

随着新的有机反应、新试剂的不断发现和有机合成理论的发展，有机合成的技术和效率不断提高。20世纪初，维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，总产率仅有0.75%。十几年后，罗宾逊改进了合成思路，仅用3步反应便完成合成。总产率达90%。20世纪中后期，伍德沃德与多位化学家合作，成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素、红霉素、维生素B12等一系列结构复杂的天然产物，促进了有机合成技术和有机反应理论的发展；科里提出了系统化的逆合成概念，开始利用计算机辅助设计合成路线，让合成路线的设计逐步成为有严密思维逻辑的科学过程，使有机合成进入了新的发展阶段。维生素B12资料卡片实验室中进行有机合成的常用装置如图3-31所示，它能够在加热时进行搅拌、温度监测、加料和冷凝回流等实验操作。规模化的工业生产中多使用体积较大的反应釜（如图3-32）。工业生产须在实验室研究的基础上进行小试、中试等规模放大研究，完善实验室研究所确定的反应条件，更多考虑工业化生产的设备选择、操作方法、成本控制和环境保护等因素，为正式生产提供依据。1．下列制备设计错误的是(

)A．以苯为原料制水杨酸(邻羟基苯甲酸)，应向苯环上先引入酚羟基B．制备表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠，可向苯环上先引入磺酸基C．制备十二烷基苯可以采用1-十二烯在一定条件下与苯加成D．采用对MgCl2·6H2O在氯化氢气流中加热脱水制无水MgCl2

B2.有下列几种反应类型：①消去②加聚③水解④加成⑤酯化⑥氧化。用乙醇为原料(无机原料任选)制取，按正确的合成路线依次发生的反应所属类型应是(

)A．①④③⑥⑤ B．①⑥④③⑤C．①②③⑥⑤ D．⑥①④③⑤A练习3、对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成。已知：①苯环上的硝基可被还原为氨基：

＋3Fe＋6HCl―→＋3FeCl2＋2H2O，产物苯胺还原性强，易被氧化；②—CH3为邻、对位取代定位基，而—COOH为间位取代定位基。则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是（

）A练习4、请以乙烯和乙苯为原料(其